CN100461238C - 倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器 - Google Patents

Abstract

一种用以驱动显示器的倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器。此倍频扫描方法可通过多次驱动在显示器中的像素以加速像素响应的时间而达到目标亮度(Target Luminance)。在显示器中的像素在同一个帧周期内两次或两次以上充放电。通过这样的设计，可加速像素响应的时间，以提升提高显示器的动态图像显示的质量。

Description

倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器

技术领域

本发明涉及一种显示器的倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器，且特别涉及一种以分割像素区块交替操作驱动扫描，以加速像素响应的时间的显示器倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器。

背景技术

随着科技的进步与技术创新，显示装置的发展日新月异。在显示器领域中，传统的阴极射线管显示器由于其体积庞大以及辐射量高等问题，已逐渐为市场所淘汰，取而代之的是低辐射、低耗能、画质高、且轻薄短小的平面显示器，市面上现有的产品包括例如液晶显示器、有机发光二极管显示器或等离子显示器等。

显示器的帧是由多个像素以矩阵方式排列而成，其中像素是帧的基本单位。例如在一个液晶显示器中，帧是由多个像素以矩阵方式排列而成，而像素数据产生的目标电压对像素充放电以决定显示的亮度。显示器通常是根据水平同步信号以及垂直同步信号显示一个帧(Frame)，而其分别由栅极驱动单元以及源极驱动单元所驱动。水平同步信号决定单位时间内显示的像素列数，而垂直同步信号决定每个帧显示时间的长短，相邻两个垂直同步信号的时间间隔即为一个帧周期。而帧周期的倒数所代表的帧刷新频率也可用来表示垂直同步信号的特性。目前一般的计算机显示器的帧刷新频率在60Hz以上，意即显示器在一秒钟之内可显示60帧以上的帧数据，每个帧周期在16.7微秒(ms)以下。

在显示器技术中，一般垂直扫描频率为60Hz，传统的扫描方式是以源极驱动单元与栅极驱动单元，在一个帧的时间内依次运行一次。请参考图1，以液晶显示器100为例，源极驱动单元101、栅极驱动单元102、104与106分别连接到液晶面板110。在每一个帧周期内仅能对每个像素进行一次充电，其充电的曲线示意图如图4所示的原始响应时间曲线410。在每个帧周期T内，例如对第N个帧而言，对其像素进行充电而欲达到目标亮度(Target Luminance)。从原始响应时间曲线410可发现，对像素内液晶响应时间的加速上并无任何改进的作用。

为改善此问题，在公知技术中，如中国台湾公开号第502234号的专利中，提出一种所谓的“次帧驱动方法”。在此次帧驱动方法中，以相同的垂直显示条件，例如帧刷新频率为60Hz，意即帧停留时间约为16.7ms，将一个帧(假设为m×n个像素)的停留时间划分成k个次帧停留时间，并于此k个次帧各加上一个驱动电压(目的电压加上各自的驱动偏移量)，以便达到加速液晶响应时间的目的。如图2所示，例如一个显示m×n个像素的帧停留时间分割为k＝2的二个次帧停留时间的电压驱动波形。

图2中，在时间点t_s0到时间点t_s1之间的时间区间为第一个次帧停留时间，显示第一个次帧。时间点t_s1到时间点t_sf之间的时间区间为第二个次帧停留时间，显示第二个次帧。在第一个次帧显示时间，所施加的驱动电压V_O为原始目的驱动电压(V_D)加上对应到第一次帧的过渡驱动电压(ΔV1)的驱动偏移量。而在第二个次帧显示时间所施加的驱动电压为原始目的电压(V_D)，通过以上方法达到缩短液晶响应时间的目的。

然而在上述公知技术中，一旦当驱动偏移量不准确时，则每次所施加的驱动电压无法符合预期要求，将破坏帧的显示质量。另一方面，公知技术中所产生的驱动偏移量，是架构在过电压驱动技术上的，因此必须增加帧缓存器(Frame Buffer)，通常为同步动态随机存储器(SDRAM)以储存像素数据。除此之外，还需增加存储器(通常为电可擦写可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM))以存放对照表(Look Up Table)，作相关比较与计算后才能获得驱动偏移量。

综上所述，为获得驱动偏移量必须增加帧缓存器以及对照表的容量成本。此外，通常过电压驱动的技术在获得准确的驱动偏移量上，除了需要对照表的硬件设施储存对应的偏移量之外，所实施的运算方法或机制均过于复杂，精确度亦难以掌握。因此需要一种改良的液晶显示器倍频驱动方式，而不需增加硬件的成本，且得以轻易地精确掌握液晶驱动电压。

发明内容

本发明提出一种以分割像素区块交替操作源极驱动单元与栅极驱动单元的显示器倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器，以达到加速显示器响应的时间。在实施例中，本发明的倍频扫描方法是对显示器内的像素施加的目标电压，对应于目标亮度(TargetLuminance)，在同一帧周期内以相同的目标电压对像素进行多次充电，以提高显示器的像素响应速率，以及动态显示的质量。

在实施本发明的倍频扫描方法的实施例中，可将显示器中以矩阵形式排列的像素划分成数个区块，这些区块由栅极驱动单元所包括的多个子栅极驱动单元所驱动。由于本发明是以相同目标电压，在同一帧周期之内施于像素两次或两次以上，以加速像素响应时间。其中每次充电的时间点是根据需要而决定。

为达上述目的，在一个实施例中，本发明提出一种适用于显示器的扫描方法及使用此扫描方法的显示器。此显示器包括源极驱动单元、栅极驱动单元与显示器面板。此扫描方法是将显示器面板的驱动分为多个像素区块，每一个像素区块包括多个像素，并由栅极驱动单元内的子栅极驱动单元所驱动。在显示器的一个帧周期内，选择性地对像素区块进行扫描，以便使各像素区块内的像素以目标电压进行两次的扫描驱动，使这些像素加速充放电而到达目标亮度的反应时间。

上述的扫描方法中，对于倍频扫描两次的方法而言，若栅极驱动单元具有X个子栅极驱动单元，而每个子栅极驱动单元有N个输出通道，扫描循环系数若定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，其中X、M、N为整数，而帧周期时间为T，则从对各像素区块内的像素进行扫描驱动开始时刻后进行第二次扫描驱动的时间点为(M×T)/(2×N×X)。

上述的扫描方法中，对于倍频扫描三次的方法而言，若栅极驱动单元具有X个子栅极驱动单元，而每个子栅极驱动单元有N个输出通道，而扫描循环系数定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，对像素区块进行的扫描驱动次数定义为刷新系数R，其中X、M、N、R为正整数，而帧周期时间为T，则从对像素区块进行扫描驱动开始时刻后，对各像素区块内的像素进行第二次驱动扫描的时间点为(2-1)×(M×T)/(R×N×X)，而对各像素区块内的像素进行第三次驱动扫描的时间点为(3-1)×(M×T)/(R×N×X)。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是依照公知技术所示的液晶显示器示意图。

图2是依照公知技术所示的液晶显示器的电压驱动波形示意图。

图3是依照本发明中一较佳实施例所示的液晶显示器倍频扫描方式示意图。

图4是依照公知技术所示的液晶显示器液晶响应时间波形示意图。

图5是依照本发明较佳实施例中所示的显示器像素响应时间波形示意图。

主要元件标记说明

100  液晶显示面板

101  源极驱动单元

102  第一栅极驱动单元

104  第二栅极驱动单元

106  第三栅极驱动单元

110  像素单元

300  显示器

310  显示器面板

312、314、316  像素区块

320  源极驱动单元

330  栅极驱动单元

332、334、336  子栅极驱动单元

410  原始响应时间曲线

501  第一次充电时间点

502  第二次充电时间点

510  原始响应时间曲线

520  两次充电响应时间曲线

具体实施方式

本发明提出一种以分割像素区块交替操作源极驱动单元与栅极驱动单元的显示器倍频扫描方法及具有倍频扫描方法的显示器，以达到加速显示器响应的时间。在其中一个实施例中，本发明的倍频扫描方法是对显示器内的像素，在同一帧周期内，以相同的目标电压对像素多次充电，以使像素加速达到目标亮度(Target Luminance)，以提高显示器的像素响应速率以及动态显示质量。此显示器则适用于液晶显示器(Liquid Crystal Display，“LCD”)、有机发光二极管显器(Organic Light Emitter Diode Display，“OLED”)、等离子显示器(Plasma Display Panel，“PDP”)等等任何运用源极驱动单元与栅极驱动单元驱动显示像素的显示器。

在实施本发明的倍频扫描方法的实施例中，可将显示器中以矩阵形式排列的像素划分成多个区块，这些区块由栅极驱动单元所包括的多个子栅极驱动单元所驱动。由于本发明是同一帧周期之内以相同的目标电压对像素充电两次或两次以上，以加速像素的响应时间。而充电的次数与每次充电的时间点是根据设计上的需要或由显示器的特性而由预先设定的参数所决定。

在实施本发明的倍频扫描方法的实施例中，请参照图3，其为依照本发明较佳实施例的显示器的倍频扫描方法示意图。在本实施例中，显示器300包括显示器面板310、源极驱动单元320与栅极驱动单元330。源极驱动单元320具有多个子源极驱动单元，而栅极驱动单元330也由多个子栅极驱动单元所组成，在此实施例中，则以三个子栅极驱动单元332、334与336说明，然而此为实施例而并非用以限制栅极驱动单元330仅适用于三个子栅极驱动单元，也可根据设计上的需要调整数量。

在本实施例中，若是以一个帧显示1024×3×768个像素数据为例，则m×n个像素数据的帧为m＝1024×3，而n＝768。而如图3所示，在一个帧周期内，将整个帧分割成k个区块，若在此实施例中以k＝3为例，意即分割成3个像素区块312、314、以及316，每一个像素区块具有共1024×3×256个像素，以显示对应的像素数据。而对于子栅极驱动单元332、334与336而言，则分别具有256个输出通道(Channels)。

参考图3，由第一子栅极驱动单元332开始动作，将第一条扫描线所连结的晶体管启动(Turned On)，意即对扫描线上所对应的像素充电；接着依序连通第二条扫描线、第三条扫描线...至第一子栅极驱动单元332所输出的最后一条扫描线(也就是子栅极驱动单元332所具有的256个输出通道)后，完成显示像素区块312的帧，共1024×3×256个像素数据。接着再次回到第一子栅极驱动单元332的第一条、第二条...直到第一子栅极驱动单元332连续完成像素区块312的两次显示。也就是对于第一子栅极驱动单元332而言，其所具有的256个输出通道分别表示为ch1～ch256，则输出的顺序为：ch1→ch2→...→ch255→ch256→ch1→ch2→...→ch255→ch256。

在连续完成显示像素区块312两次显示之后，第二子栅极驱动单元334的第一条扫描线才开始对所连结的晶体管启动。紧接着连通第二条扫描线、第三条扫描线、...一直到最后一条扫描线(也就是子栅极驱动单元334所具有的256个输出通道)后，完成显示像素区块314的帧。接着再次回到第二子栅极驱动单元334的第一条扫描线、第二条扫描线...直到第二子栅极驱动单元334连续完成像素区块314的两次显示。作业方式如同第一子栅极驱动单元332，意即对于第二子栅极驱动单元332所具有的256个输出通道分别表示为ch1～ch256，则输出的顺序为：ch1→ch2→...→ch255→ch256→ch1→ch2→...→ch255→ch256，目的是完成像素区块314的两次显示。相同的方式，直到第二子栅极驱动单元334也连续完成两次扫描后，紧接着第三子栅极单元336才开始动作，方式也如同第一子栅极驱动单元332，目的是完成像素区块316的两次显示。

根据本发明一较佳实施例，显示器的帧的扫描顺序如图3所示，为TG111→TG112→TG211→TG212→TG311→TG312。通过本发明中的倍频扫描方式可在一个帧周期时间T内做两次充电，对像素施以两次的目标电压，以加速达到欲显示的目标亮度。另外，在子栅极驱动单元输出一个周期后，例如ch1→ch2→...→ch255→ch256→ch1，约为帧周期时间T的六分之一，也就是T/6的时间即可对像素第二次充电。而其时间与响应之间的关系，则请参考图5，其为在第N个帧中，所显示的亮度与时间之间的关系曲线图，从传统的原始响应时间曲线510与运用本发明倍频扫描方式之响应时间曲线520可知，本发明可更快速地响应并达到目标亮度。

在图5中可知，本发明的一较佳实施例中，在一个帧周期内对像素充电两次，分别在第一时间点501以及第二时间点502，其中以第一时间点Ton_1＝0为参考点，第一次充电之后大约T/6即可进行第二次充电，意即子栅极驱动单元对所有输出通道扫描过一次之后，如图5所示的Ton_2时间点。另外，所施加的目标电压对应于目标亮度而言，如图5中的曲线可以看出，以目标电压充电第一次时，像素响应时间如原始响应时间曲线510所示，然而若仍以相同的目标电压作第二次充电时，则像素响应时间如图中的两次充电响应时间曲线520所示，可以让像素更早响应至目标亮度。

根据本发明的另一实施例中，若显示器的栅极驱动单元所具有的子栅极驱动单元仅有两颗，意即将一个帧划分成两区块扫描，则第二次充时间点为Ton_2则成为T/4。若是以一般运用的情况而言，若显示器的栅极驱动单元有子栅极驱动单元X个，则Ton_2的时间则为T/(2×X)。

另外，本发明一较佳实施例中，每一个子栅极驱动单元对应256个输出通道，定义一个扫描循环系数为M＝256。若与显示器面板连接的子栅极驱动单元有X个，而每个具有N个输出通道，一个帧周期时间为T，则第二次充电时间点Ton_2可表示为(M×T)/(2×N×X)。

根据之前所述，本发明的倍频扫描方法是对显示器内的像素，在同一帧周期内，以相同的目标电压对像素多次充电，以使像素加速达到目标亮度(Target Luminance)，以提高显示器的像素响应速率以及动态显示的质量。而前一实施例是将分割的三个像素区块，每个像素区块在同一帧周期T内充电两次为例说明。然而并非限制仅适用于充电两次，扫描顺序则可表示为TG111→TG112→T211→T212→TG311→TG312。在此定义每个像素区块在同一帧周期T内充电的次数为扫瞄刷新次数R。若将扫瞄刷新次数R修改为3，也就是当R＝3时，每个像素区块在同一帧周期T内则充电三次。也就是，若是栅极驱动单元有3颗子栅极驱动单元，则扫描顺序可表示为：TG111→TG112→TG113→TG211→TG212→TG213→TG311→TG312→T313。

在本发明的倍频扫描方法的实施例中，亦可针对不同的参数，根据需要而设定。例如，若帧周期为T，而扫描刷新系数为R，而栅极驱动单元共有X颗N个输出通道的子栅极驱动单元，而循环系数为M，次序系数为S。X指出有多少子栅极驱动单元设置在此显示器面板上，通常以芯片形式存在，而每一个像素区则由一个子栅极驱动单元负责驱动，并对应于N个输出通道。刷新系数R为每一个区块在帧周期T之内对像素充电的次数，循环系数意义为每M条水平扫描线循环一次，而次序系数S则定义为N/M。根据上述的定义，显示器的扫描顺序则可表示为：TG111→TG112→TG113→TG11R→TG121→TG122→...→TG1SR→TG211→TG212→TG213→TG21R→TG221→TG222→...→TG2SR→...→TGXSR。

根据上述实施例的倍频扫描方法，第一次对像素充电时间点Ton_1为(1-1)×(M×T)/(R×N×X)＝0，第二次对像素充电时间点Ton_2为(2-1)×(M×T)/(R×N×X)，而第三次对像素充电时间点Ton_3为(3-1)×(M×T)/(R×N×X)，以此类推；其中S、N、X、M、R均为正整数。

本发明提出一种以分割像素区块交替操作源极驱动单元与栅极驱动单元的显示器倍频扫描方法及其装置，以达到加速显示器响应的时间。在实施例中，本发明的倍频扫描方法是对显示器内的像素施加的目标电压，对应于目标亮度(Target Luminance)，在同一帧周期内以相同的目标电压对像素进行多次充电，以提高显示器的像素响应速率，以及动态显示的质量。

本发明的倍频扫描方法的实施例中，可将显示器中以矩阵形式排列的像素划分成多个区块。在驱动时以相同目标电压，在同一帧周期内对像素充电两次或两次以上，以加速像素响应时间。而加速响应的时间则有助于动态显示质量的提高，因此，本发明的改良式倍频扫描方法，在显示器的运用电路与驱动电路的操作频率允许范围内，且在不需任何变动显示器驱动的基本硬件架构下，让像素可以快速地响应到目标亮度。而此倍频扫描的驱动方法，其优点在于仅需使用原有的目标电压，而不需如公知技术那样额外增加任何的驱动偏移量，因此，帧显示上并不会有任何因为不适当的目标电压而影响帧的质量。另外一方面，由于不需使用电压补偿的架构与技术，因此，不需要额外增加帧缓存器(Frame Buffer)与存放对照表(LookUp Table)的存储器成本。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种倍频扫描方法，适用于显示器，其特征在于该显示器包括源极驱动单元、栅极驱动单元与显示器面板，该倍频扫描方法包括：

分割该显示器面板为多个像素区块，各上述像素区块包括多个像素，并由该栅极驱动单元内的子栅极驱动单元所驱动；以及

在该显示器一个的帧周期内，选择性地对上述像素区块进行扫描，以便使各上述像素区块内的像素以同一目标电压进行两次扫描驱动，使上述像素加速充放电而到达目标亮度的反应时间。

2.根据权利要求1所述的倍频扫描方法，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，X为整数，而该帧周期为T，则各上述像素区块内的像素第二次扫描驱动时间为T/(2×X)。

3.根据权利要求1所述的倍频扫描方法，其特征在于若该栅极驱动单元具有3个上述子栅极驱动单元，则各上述像素区块内的像素第二次扫描驱动时间为T/6，其中该帧周期为T。

4.根据权利要求1所述的倍频扫描方法，其特征在于若该栅极驱动单元具有2个上述子栅极驱动单元，则各上述像素区块内的像素第二次扫描驱动时间为T/4，其中该帧周期为T。

5.根据权利要求1所述的倍频扫描方法，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，而每一个该子栅极驱动单元有N个输出通道，而扫描循环系数定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，其中X、M、N为整数，而该帧周期时间为T，则从对各上述像素区块内的像素进行扫描驱动开始时刻后进行第二次扫描驱动的时间点为(M×T)/(2×N×X)。

6.一种倍频扫描方法，适用于显示器，其特征在于该显示器包括源极驱动单元、栅极驱动单元与显示器面板，该倍频扫描方法包括：

将该显示器面板分割为多个像素区块，各上述像素区块包括多个像素，并由该栅极驱动单元内的子栅极驱动单元驱动；以及

在一个帧周期内，选择性地对上述像素区块进行扫描，以便使各上述像素区块内的像素以同一目标电压进行R次的扫描驱动，使上述像素加速充放电而到达目标亮度的反应时间，其中R为对该像素区块进行扫描驱动次数。

7.根据权利要求6所述的扫描方法，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，而每一个该子栅极驱动单元有N个输出通道，而扫描循环系数定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，其中X、M、N、R为正整数，而该帧周期时间为T，则从对各上述像素区块内的像素进行扫描驱动开始时刻后，对各上述像素区块内的像素进行第二次驱动扫描的时间点为(2-1)×(M×T)/(R×N×X)，而对该像素区块进行扫描驱动进行第三次驱动扫描的时间点为(3-1)×(M×T)/(R×N×X)。

8.一种具有倍频扫描方法的显示器，其特征在于包括：

源极驱动单元；

栅极驱动单元，具有多个子栅极驱动单元；以及

显示器面板，其中该显示器在显示一帧数据时，将该显示器面板的驱动分为多个像素区块，各上述像素区块由该栅极驱动单元内的子栅极驱动单元所驱动；以及在该显示器的一个帧周期内，选择性地对上述像素区块进行扫描，以便使各上述像素区块内的像素以同一目标电压进行两次的扫描驱动，使上述像素加速充放电而到达目标亮度的反应时间。

9.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，X为整数，而该帧周期为T，则各上述像素区块内的像素第二次扫描驱动时间为T/(2×X)。

10.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，而每一个该子栅极驱动单元有N个输出通道，而扫描循环系数定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，其中X、M、N为整数，而该帧周期时间为T，则从对各上述像素区块内的像素进行扫描驱动开始时刻后进行第二次扫描驱动的时间点为(M×T)/(2×N×X)。

11.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于该显示器为一种液晶显示器(Liquid Crystal Display)。

12.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于该显示器为一种有机发光二极管显示器(Organic Light Emitter Diode Display)。

13.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于该显示器为一种等离子显示器(Plasma Display Panel)。

14.一种具有倍频扫描方法的显示器，其特征在于包括：

源极驱动单元；

栅极驱动单元，具有多个子栅极驱动单元；以及

显示器面板，其中该显示器在显示一帧数据时，将该显示器面板的驱动分为多个像素区块，各上述像素区块由该栅极驱动单元内的子栅极驱动单元；以及

在该显示器的一个帧周期内，选择性地对上述像素区块进行扫描，以便使各上述像素区块内的像素以同一目标电压进行R次的扫描驱动，使上述像素加速充放电而到达目标亮度的反应时间，其中R为对该像素区块进行扫描驱动次数。

15.根据权利要求14所述的显示器，其特征在于若该栅极驱动单元具有X个上述子栅极驱动单元，而每一个该子栅极驱动单元有N个输出通道，而扫描循环系数定义为M，也就是每M条水平扫描线循环一次，对该像素区块进行的扫描驱动次数定义为刷新系数R，其中X、M、N、R为正整数，而该帧周期时间为T，则从对各上述像素区块内的像素进行扫描驱动开始时刻后，对各该些像素区块内的像素进行第二次驱动扫描的时间点为(2-1)×(M×T)/(R×N×X)，而对该像素区块进行扫描驱动进行第三次驱动扫描的时间点为(3-1)×(M×T)/(R×N×X)。

16.根据权利要求15所述的显示器，其特征在于该显示器为一种液晶显示器(Liquid Crystal Display)。

17.根据权利要求15所述的显示器，其特征在于该显示器为一种有机发光二极管显示器(Organic Light Emitter Diode Display)。

18.根据权利要求15所述的显示器，其特征在于该显示器为一种等离子显示器(Plasma Display Panel)。

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